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无缝线路基础知识第一章第一章 无缝线路基本知识无缝线路基本知识 作为一种新型轨道结构，无缝线路以作为一种新型轨道结构，无缝线路以其高速行车、运行平稳和便于养护维修其高速行车、运行平稳和便于养护维修的显著优越性，正日益取代普通线路。的显著优越性，正日益取代普通线路。越来越多的工区，也正在或即将面临怎越来越多的工区，也正在或即将面临怎样养护维修好无缝线路的新课题。而要样养护维修好无缝线路的新课题。而要让无缝线路的养护维修达到让无缝线路的养护维修达到铁路线路铁路线路维修规则维修规则的标准要求，保证行车安全，的标准要求，保证行车安全，就必须了解无缝线路的基本原理，以将就必须了解无缝线路的基本原理，以将按章程操作化为自觉的行动，同时有意按章程操作化为自觉的行动，同时有意识地把普通线路和无缝线路的养护维修识地把普通线路和无缝线路的养护维修方法区别开来。方法区别开来。（2 2）发展概况：）发展概况：19261926年，德国铺年，德国铺设了世界最早的一条无缝线路，当时设了世界最早的一条无缝线路，当时长轨条长长轨条长120m120m。我国于。我国于19571957年开始铺年开始铺设，现最长一条长轨条达设，现最长一条长轨条达303km303km，在我，在我国的沪宁线上。国的沪宁线上。2 2、优缺点、优缺点、行车平稳，减少了噪音，旅客舒适度提、行车平稳，减少了噪音，旅客舒适度提高；高；、节省了接头材料，降低了维修费用；、节省了接头材料，降低了维修费用；、减少了行车阻力，提高了行车速度；、减少了行车阻力，提高了行车速度；、延长了线路设备和机车车辆的使用寿命、延长了线路设备和机车车辆的使用寿命。优点优点冬冬夏夏产产生生较较大大的的温温度度应应力力，不不易易保保持持必必要要的强度和稳定性。的强度和稳定性。缺点缺点3 3、分类：、分类：（1 1）、按结构划分：）、按结构划分：温度应力式无缝温度应力式无缝线路和放散温度应力式无缝线路线路和放散温度应力式无缝线路。（2 2）、按按其其长长钢钢轨轨长长度度划划分分：跨跨区区间间无无缝缝线线路路、全全区区间间无无缝缝线线路路和和普普通通无无缝缝线线路路。（又又叫叫区区段段无无缝缝线线路路，以以下下介介绍均为温度应力式普通无缝线路。）绍均为温度应力式普通无缝线路。）利利用用线线路路上上强强大大的的阻阻止止钢钢轨轨移移动动的的阻阻力力来来锁锁定定线线路路，限限制制钢钢轨轨的的自自由由伸伸缩缩。因因而而尽尽管管钢钢轨轨的的温温度度发发生生了了变变化化，但但并并不不发发生生钢钢轨轨长长度度的的自自由由伸伸缩缩，只只是是钢钢轨轨的的应应力力，随着温度的变化而发生了变化。随着温度的变化而发生了变化。4 4、基本原理：、基本原理：温温度度应应力力式式无无缝缝线线路路由由一一对对焊焊接接长长轨轨条条和和两两端端各各2 24 4对对标标准准轨轨组组成成。钢钢轨轨用用扣扣件件锁锁定定，长长短短轨轨间间和和短短轨轨间间均均用用夹夹板板连连接接，预预留留轨轨缝缝，如如图图1 11 1所所示示(图图中中l l、2 2分分别别为长短轨间和矩轨间轨缝为长短轨间和矩轨间轨缝)。5 5、组成组成 长轨条用扣件锁定后不能自由伸缩。长轨条用扣件锁定后不能自由伸缩。轨温升高到一定程度时，限制伸长量传递轨温升高到一定程度时，限制伸长量传递至接头至接头1 1处，由轨缝处，由轨缝1 1调节；轨缝调节；轨缝1 1不够，不够，传递至轨缝传递至轨缝2 2调节。如锁定不良伸长量太调节。如锁定不良伸长量太大，则将一对标准轨适量锯短或换短，以大，则将一对标准轨适量锯短或换短，以满足伸长量和预留轨缝的要求。相反，限满足伸长量和预留轨缝的要求。相反，限制缩短量也可通过轨缝制缩短量也可通过轨缝1 1、2 2调节。如锁定调节。如锁定不良，缩短量太大，使轨缝超限，可将一不良，缩短量太大，使轨缝超限，可将一对标准轨换长，以满足缩短量和预留轨缝对标准轨换长，以满足缩短量和预留轨缝的要求。因为两长轨条之间的的要求。因为两长轨条之间的2 24 4对标准对标准轨具有这种不可忽视的功能，所以我们又轨具有这种不可忽视的功能，所以我们又把它叫做把它叫做“调节轨调节轨”或或“缓冲轨缓冲轨”。一般情况下，如果无缝线路处于稳定一般情况下，如果无缝线路处于稳定状态，又按规定预留了轨缝，仅轨缝状态，又按规定预留了轨缝，仅轨缝1 1就就可满足钢轨伸缩的需要，而且不会出现瞎可满足钢轨伸缩的需要，而且不会出现瞎缝和超限大轨缝。调节轨之所以要配缝和超限大轨缝。调节轨之所以要配2 24 4对，是为了留有余地和在中间轨缝处设置对，是为了留有余地和在中间轨缝处设置绝缘接头。绝缘接头。放放散散温温度度应应力力式式无无缝缝线线路路又又分分为为：定期放散和自动放散。定期放散和自动放散。定定期期放放散散式式：1 1、组组成成，在在结结构构上上同同温度应力式无缝线路。温度应力式无缝线路。2 2、优优缺缺点点：适适用用于于温温差差幅幅度度较较大大地地区区（大大于于9090），但但每每年年放放散散应应力力工工作作量量太大，问题较多。太大，问题较多。自动放散式：自动放散式：1 1、组成，在长轨条两、组成，在长轨条两 二、放散温度应力式无缝线路二、放散温度应力式无缝线路 端端设设置置钢钢轨轨伸伸缩缩调调节节器器即即伸伸缩缩接接头头，随时释放钢轨内温度应力。随时释放钢轨内温度应力。2 2、缺缺点点，限限制制了了每每一一节节轨轨节节的的长长度度，而而且且线线路路构构造造复复杂杂，铺铺设设及及养养护护非非常常不不便。便。3 3、实用范围，多用于特大桥上。、实用范围，多用于特大桥上。普普通通线线路路的的接接头头会会产产生生很很多多病病害害。无无缝缝线线路路在在相相当当长长的的一一段段距距离离内内消消灭灭了了接接头头，但但不不能能完完全全消消灭灭钢钢轨轨的的热热胀胀冷冷缩缩。为为了了适适应应长长轨轨条条的的限限制制伸伸缩缩，在在无无缝缝线线路路的的两两端端设设置置2 24 4根根调调节节轨轨并并预预留留轨轨缝缝。这这就就是是温温度度应应力力式式无无缝缝线线路路的的结结构构特特点点和采用这种结构的原因。和采用这种结构的原因。小小 结结 思考与练习题思考与练习题 1 1 1 1什么叫无缝线路什么叫无缝线路什么叫无缝线路什么叫无缝线路?2 2 2 2温度应力式无缝线路有哪些优缺点温度应力式无缝线路有哪些优缺点温度应力式无缝线路有哪些优缺点温度应力式无缝线路有哪些优缺点?3 3 3 3 为什么年温差超过规定值的寒冷地区不为什么年温差超过规定值的寒冷地区不为什么年温差超过规定值的寒冷地区不为什么年温差超过规定值的寒冷地区不宜铺设温度应力式无缝线路宜铺设温度应力式无缝线路宜铺设温度应力式无缝线路宜铺设温度应力式无缝线路?4 4 4 4无缝线路怎样分类无缝线路怎样分类无缝线路怎样分类无缝线路怎样分类?一、钢轨的自由伸缩量和限制伸缩量一、钢轨的自由伸缩量和限制伸缩量 在在上上一一节节中中，我我们们提提到到了了钢钢轨轨的的自自由由伸伸缩缩和和限限制制伸伸缩缩。现现在在我我们们来来看看看看它它们们的的伸缩量。伸缩量。第二节第二节 温度应力和温度温度应力和温度力力 1 1钢轨的自由伸缩量钢轨的自由伸缩量 钢钢轨轨不不受受任任何何阻阻碍碍的的伸伸缩缩叫叫自自由由伸伸缩缩。自自由由伸伸缩缩量量同同钢钢轨轨的的长长度度和和轨轨温温变变化化度度数数成成正正比比。据据测测定定，1m1m长长的的钢钢轨轨，当当轨轨温温变变化化ll时时，其其自自由由伸伸缩缩量量为为0.0118mm0.0118mm。据据以以得出钢轨自由伸缩量的计算公式是：得出钢轨自由伸缩量的计算公式是：=tt式中式中 钢轨的自由伸缩量钢轨的自由伸缩量(mm)(mm)；钢钢的的线线膨膨胀胀系系数数，亦亦即即钢钢轨轨的的单单位自由伸缩量位自由伸缩量(0.0118mm(0.0118mmm.)m.)；钢轨长度钢轨长度(m)(m)；tt轨温变化度数轨温变化度数()()。例例1 11 1 一一根根不不受受任任何何阻阻碍碍的的钢钢轨轨，在在早早晨晨轨轨温温为为1919时时测测定定的的长长度度是是25.004m25.004m，中中午午轨轨温温升升高高到到4949，钢钢轨轨的的长长度度是是多多少少?解解 中中 午午 的的 轨轨 温温 变变 化化 度度 数数 是是 49-49-19=3019=30。则该钢轨的自由伸缩量：则该钢轨的自由伸缩量：=tt =0.011825.00430=8.859(mm)0.011825.00430=8.859(mm)此时钢轨的长度为：此时钢轨的长度为：25.004m25.004m十十0.009m=25.013m0.009m=25.013m 例例1-2 1-2 某某无无缝缝线线路路长长轨轨条条长长1000m1000m时时的的轨轨温温是是4545，在在轨轨温温变变化化到到1212时时，松松开开接接头头扣扣件件、中中间间扣扣件件和和防防爬爬器器，钢钢轨轨应应缩短多少毫米缩短多少毫米?解解 据据题题意意，我我们们认认为为此此时时的的长长轨轨条条处处于于自由缩短状态。则长轨条缩短量自由缩短状态。则长轨条缩短量 =t t =0.01181000(45-12)=0.01181000(45-12)=11.833389(mm)=11.833389(mm)这这个个缩缩短短量量是是十十分分惊惊人人的的，它它将将使使无无缝线路完全丧失行车条件。缝线路完全丧失行车条件。2 2钢轨的限制伸缩量钢轨的限制伸缩量 无无缝缝线线路路钢钢轨轨在在充充分分锁锁定定状状态态下下的的伸伸缩缩叫叫限限制制伸伸缩缩；而而锁锁定定，则则指指钢钢轨轨扣扣件件的的锁固状态。锁固状态。由由于于已已被被强强力力锁锁定定，自自由由伸伸缩缩量量的的相相当当一一部部分分不不能能实实现现，故故无无缝缝线线路路钢钢轨轨的的限限制伸缩有如下特点：制伸缩有如下特点：只只有有当当轨轨温温变变化化到到相相当当程程度度时时才才会会产产生生限限制制伸伸缩缩。如如60kg60kgm m长长轨轨条条，当当轨轨温温变变化化2323时时，才才开开始始产产生生0.1mm0.1mm的的限限制制伸伸缩缩；50kg50kgm m、25m25m标标准准轨轨，如如采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土枕枕，当当轨轨温温变变化化2828时时，才才开开始始产产生生0.1mm0.1mm的限制伸缩。的限制伸缩。限限制制伸伸缩缩量量比比自自由由伸伸缩缩量量小小得得多多。如如前前述述例例2 2，当当轨轨温温下下降降3333时时，长长轨轨条条的的自自由由缩缩短短量量为为389mm389mm，而而限限制制缩缩短短量仅有量仅有1.9mm1.9mm。限限制制伸伸缩缩量量同同长长轨轨条条的的长长度度无无关关，即即任任何何长长度度的的长长轨轨条条的的限限制制伸伸缩缩量量，在在轨轨温温变变化化相相同同度度数数时时都都是是一一致致的的。无无缝缝线线路路未未充充分分锁锁定定或或道道床床抵抵抗抗轨轨枕枕沿沿线线路路方方向向移移动动的的阻阻力力不不够够，钢钢轨轨的的限限制制伸伸缩缩量量将将会会增增大大，甚甚至至接接近近自自由由伸伸缩缩量量，这这将将对对无无缝缝线线路路产产生生巨巨大大的的破破坏坏性性影影响响。无无缝缝线线路路长长轨轨条条和和标标准准轨轨的的一一端端限限制制伸伸缩缩量量如如表表1-11-1、表表1-21-2，单位为，单位为mmmm。轨温差轨温差轨温差轨温差t(t(t(t()长长长长 轨轨轨轨12.512.512.512.5米标准轨米标准轨米标准轨米标准轨25252525米标准轨米标准轨米标准轨米标准轨木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土枕枕枕枕木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土枕枕枕枕262626260 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 0272727270.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10 0 0 00 0 0 0282828280.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.10.10.10.10.20.20.20.20 0 0 0292929290.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.20.20.20.20.30.30.30.30.20.20.20.2303030300.50.50.50.50.40.40.40.40.30.30.30.30.30.30.30.30.50.50.50.50.30.30.30.3313131310.70.70.70.70.50.50.50.50.40.40.40.40.40.40.40.40.60.60.60.60.50.50.50.5323232320.90.90.90.90.60.60.60.60.50.50.50.50.40.40.40.40.80.80.80.80.60.60.60.6333333331.21.21.21.20.80.80.80.80.60.60.60.60.50.50.50.50.90.90.90.90.80.80.80.8343434341.41.41.41.41.01.01.01.00.60.60.60.60.60.60.60.61.11.11.11.10.90.90.90.9353535351.71.71.71.71.21.21.21.20.70.70.70.70.70.70.70.71.21.21.21.21.11.11.11.1363636362.12.12.12.11.51.51.51.50.80.80.80.80.70.70.70.71.41.41.41.41.21.21.21.2373737372.52.52.52.51.71.71.71.70.90.90.90.90.80.80.80.81.51.51.51.51.41.41.41.4383838382.92.92.92.92.02.02.02.00.90.90.90.90.90.90.90.91.71.71.71.71.51.51.51.5393939393.33.33.33.32.32.32.32.31.01.01.01.01.01.01.01.01.81.81.81.81.71.71.71.7404040403.83.83.83.82.62.62.62.61.71.71.71.71.01.01.01.02.02.02.02.01.81.81.81.8414141414.34.34.34.33.03.03.03.01.21.21.21.21.11.11.11.12.12.12.12.12.02.02.02.0424242424.84.84.84.83.43.43.43.41.21.21.21.21.21.21.21.22.32.32.32.32.12.12.12.1434343435.35.35.35.33.83.83.83.81.31.31.31.31.31.31.31.32.42.42.42.42.32.32.32.3表表表表1-1 50kg/m1-1 50kg/m钢轨钢轨钢轨钢轨,1840,1840根根根根/km/km轨枕时轨枕时轨枕时轨枕时,钢轨一端限制伸缩量表钢轨一端限制伸缩量表钢轨一端限制伸缩量表钢轨一端限制伸缩量表轨温差轨温差轨温差轨温差t()t()t()t()长长长长 轨轨轨轨12.512.512.512.5米标准轨米标准轨米标准轨米标准轨25252525米标准轨米标准轨米标准轨米标准轨木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕444444445.95.95.95.94.24.24.24.21.41.41.41.41.31.31.31.32.62.62.62.62.42.42.42.4454545456.56.56.56.54.64.64.64.61.41.41.41.41.41.41.41.42.72.72.72.72.62.62.62.6464646467.27.27.27.25.15.15.15.11.51.51.51.51.51.51.51.52.92.92.92.92.72.72.72.7474747477.97.97.97.95.55.55.55.51.61.61.61.61.61.61.61.63.03.03.03.02.92.92.92.9484848488.68.68.68.66.06.06.06.01.71.71.71.71.61.61.61.63.23.23.23.23.03.03.03.0494949499.39.39.39.36.66.66.66.61.71.71.71.71.71.71.71.73.33.33.33.33.13.13.13.15050505010.110.110.110.17.17.17.17.11.81.81.81.81.81.81.81.83.53.53.53.53.33.33.33.35151515110.910.910.910.97.77.77.77.71.91.91.91.91.91.91.91.93.63.63.63.63.53.53.53.55252525211.711.711.711.78.28.28.28.22.02.02.02.01.91.91.91.93.83.83.83.83.63.63.63.65353535312.612.612.612.68.98.98.98.92.02.02.02.02.02.02.02.03.93.93.93.93.83.83.83.85454545413.513.513.513.59.59.59.59.52.12.12.12.12.12.12.12.14.14.14.14.13.93.93.93.95555555514.414.414.414.410.110.110.110.12.22.22.22.22.22.22.22.24.24.24.24.24.04.04.04.05656565615.415.415.415.410.810.810.810.82.32.32.32.32.22.22.22.24.44.44.44.44.24.24.24.25757575716.316.316.316.311.511.511.511.52.32.32.32.32.32.32.32.34.54.54.54.54.34.34.34.35858585817.417.417.417.412.212.212.212.22.42.42.42.42.42.42.42.44.74.74.74.74.54.54.54.55959595918.418.418.418.412.912.912.912.92.52.52.52.52.52.52.52.54.84.84.84.84.64.64.64.6续上表续上表续上表续上表轨温差轨温差轨温差轨温差t(t(t(t()长长长长 轨轨轨轨12.512.512.512.5米标准轨米标准轨米标准轨米标准轨25252525米标准轨米标准轨米标准轨米标准轨木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕222222220 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 0232323230.10.10.10.10.10.10.10.10 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 0242424240.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.10.10.10.10.20.20.20.20.10.10.10.1252525250.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.20.20.20.20.30.30.30.30.20.20.20.2262626260.50.50.50.50.40.40.40.40.30.30.30.30.30.30.30.30.50.50.50.50.40.40.40.4272727270.70.70.70.70.50.50.50.50.40.40.40.40.40.40.40.40.60.60.60.60.50.50.50.5282828281.01.01.01.00.70.70.70.70.50.50.50.50.40.40.40.40.80.80.80.80.70.70.70.7292929291.31.31.31.30.90.90.90.90.60.60.60.60.50.50.50.50.90.90.90.90.80.80.80.8303030301.61.61.61.61.11.11.11.10.60.60.60.60.60.60.60.61.11.11.11.11.01.01.01.0313131311.91.91.91.91.41.41.41.40.70.70.70.70.70.70.70.71.21.21.21.21.11.11.11.1323232322.32.32.32.31.61.61.61.60.80.80.80.80.70.70.70.71.41.41.41.41.31.31.31.3333333332.72.72.72.71.91.91.91.90.80.80.80.80.80.80.80.81.51.51.51.51.41.41.41.4343434343.23.23.23.22.32.32.32.30.90.90.90.90.90.90.90.91.71.71.71.71.61.61.61.6353535353.73.73.73.72.62.62.62.61.01.01.01.01.01.01.01.01.81.81.81.81.71.71.71.7363636364.24.24.24.23.03.03.03.01.11.11.11.11.01.01.01.02.02.02.02.01.91.91.91.9373737374.84.84.84.83.43.43.43.41.11.11.11.11.11.11.11.12.12.12.12.12.02.02.02.0383838385.45.45.45.43.83.83.83.81.21.21.21.21.21.21.21.22.32.32.32.32.12.12.12.1393939396.16.16.16.14.34.34.34.31.31.31.31.31.31.31.31.32.42.42.42.42.32.32.32.3表表表表1-2 60kg/m1-2 60kg/m钢轨钢轨钢轨钢轨,1840,1840根根根根/km/km轨枕时轨枕时轨枕时轨枕时,钢轨一端限制伸缩量表钢轨一端限制伸缩量表钢轨一端限制伸缩量表钢轨一端限制伸缩量表轨温差轨温差轨温差轨温差t(t(t(t()长长长长 轨轨轨轨12.512.512.512.5米标准轨米标准轨米标准轨米标准轨25252525米标准轨米标准轨米标准轨米标准轨木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕木枕木枕木枕木枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕钢筋混凝土枕404040406.76.76.76.74.74.74.74.71.41.41.41.41.31.31.31.32.62.62.62.62.42.42.42.4414141417.57.57.57.55.25.25.25.21.41.41.41.41.41.41.41.42.72.72.72.72.62.62.62.6424242428.28.28.28.25.85.85.85.81.51.51.51.51.51.51.51.52.92.92.92.92.72.72.72.7434343439.09.09.09.06.36.36.36.31.61.61.61.61.61.61.61.63.03.03.03.02.92.92.92.9444444449.89.89.89.86.06.06.06.01.71.71.71.71.61.61.61.63.23.23.23.23.03.03.03.04545454510.710.710.710.77.57.57.57.51.71.71.71.71.71.71.71.73.33.33.33.33.23.23.23.24646464611.611.611.611.68.18.18.18.11.81.81.81.81.81.81.81.83.53.53.53.53.33.33.33.34747474712.512.512.512.58.88.88.88.81.91.91.91.91.91.91.91.93.63.63.63.63.53.53.53.54848484813.513.513.513.59.59.59.59.52.02.02.02.01.91.91.91.93.83.83.83.83.63.63.63.64949494914.514.514.514.510.210.210.210.22.02.02.02.02.02.02.02.03.93.93.93.93.83.83.83.85050505015.515.515.515.510.910.910.910.92.12.12.12.12.12.12.12.14.14.14.14.13.93.93.93.95151515116.616.616.616.611.711.711.711.72.22.22.22.22.22.22.22.24.24.24.24.24.14.14.14.15252525217.717.717.717.712.412.412.412.42.32.32.32.32.22.22.22.24.44.44.44.44.24.24.24.25353535318.818.818.818.813.313.313.313.32.32.32.32.32.32.32.32.34.54.54.54.54.44.44.44.4545454542020202014.114.114.114.12.42.42.42.42.42.42.42.44.74.74.74.74.54.54.54.55555555521.221.221.221.214.914.914.914.92.52.52.52.52.52.52.52.54.84.84.84.84.74.74.74.75656565622.522.522.522.515.815.815.815.82.62.62.62.62.52.52.52.55.05.05.05.04.84.84.84.85757575723.823.823.823.816.716.716.716.72.62.62.62.62.62.62.62.65.15.15.15.15.05.05.05.05858585825.125.125.125.117.717.717.717.72.72.72.72.72.72.72.72.75.35.35.35.35.15.15.15.15959595926.526.526.526.518.618.618.618.62.82.82.82.82.72.72.72.75.45.45.45.45.35.35.35.3续上表续上表续上表续上表 无无缝缝线线路路锁锁定定之之后后，较较大大的的自自由由伸伸缩缩量量变变成成了了较较小小的的限限制制伸伸缩缩量量。那那么么，未未实实现现的的那那一一部部分分伸伸缩缩量量到到哪哪里里去了呢去了呢?二、温度应力和温度力二、温度应力和温度力 钢钢轨轨未未能能实实现现的的伸伸缩缩量量，以以温温度度应应力力的的形形式式积积蓄蓄于于钢钢轨轨内内部部。很很明明显显，轨轨温温变变化化越越大大，应应力力就就越越大大。因因此此，我我们们把把在在无无缝缝线线路路上上，由由于于轨轨温温变变化化引引起起的的钢钢轨轨伸伸缩缩因因受受到到限限制制而而转转化化到到钢钢轨轨内内部部的的力力叫叫温温度度应应力。力。夏夏天天轨轨温温上上升升，钢钢轨轨欲欲伸伸长长时时受受到到的的温度应力是压应力。温度应力是压应力。冬冬天天轨轨温温下下降降，钢钢轨轨欲欲缩缩短短时时受受到到的的温度应力是拉应力。温度应力是拉应力。据据测测算算，经经锁锁定定的的钢钢轨轨，当当轨轨温温升升降降11时时，每每平平方方厘厘米米钢钢轨轨断断面面上上产产生生的的压压应应力力或或拉拉应应力力是是247.8N247.8N(N(N，牛牛顿顿，力力的的单单位位，1kg=9.8N10N)1kg=9.8N10N)。由由此此得得出出温温度度应应力力的的计计算公式是：算公式是：t=247.8t(t=250t)t=247.8t(t=250t)式中式中 tt温度应力温度应力(N)(N)；tt轨温变化度数轨温变化度数()()。温度应力温度应力=钢的弹性模量钢的弹性模量钢轨长度变化率钢轨长度变化率)=E =E伸缩量伸缩量/长轨长长轨长=ELt/L =ELt/L =2.110 =2.1107 70.0000118t0.0000118t =247.8 t(N)=247.8 t(N)温温度度应应力力只只表表示示每每平平方方厘厘米米钢钢轨轨断断面面上上受受到到的的力力。50kg/m50kg/m钢钢轨轨和和60kg/m60kg/m钢钢轨轨的的全全断断面面分分别别为为65.865.8和和77.45cm77.45cm2 2，则则当当轨轨温温变变化化11时时，这这两两种种钢钢轨轨全全断断面面上上受受到到的的应应力分别为：力分别为：247.8N 247.8Ncmcm2 265.8cm65.8cm2 2=16 305N =16 305N 247.8N247.8Ncmcm2 2x77.45cmx77.45cm2 2=19 192N=19 192N 我我们们把把无无缝缝线线路路钢钢轨轨全全断断面面上上受受到到的的温度应力叫温度力温度应力叫温度力。温度力的计算公式是：温度力的计算公式是：Pt=tF=247.8tFPt=tF=247.8tF 式中式中 F F钢轨断面积钢轨断面积(cm(cm2 2)；Pt Pt温度力温度力(N)(N)。例例1-3 1-3 某某无无缝缝线线路路铺铺设设60kg60kgm m钢钢轨轨，设设其其钢钢轨轨断断面面在在2525时时受受到到的的温温度度力力为为0(0(此此时时钢钢轨轨不不产产生生伸伸缩缩)，试试求求当当轨轨温温升升高高到到6060时钢轨断面受到的温度力。时钢轨断面受到的温度力。解解 轨温升高到轨温升高到6060时，升高了时，升高了60-60-25=3525=35，故钢轨断面受到的温度压力，故钢轨断面受到的温度压力 P Pt t=t tF=247.83577.45=1919235F=247.83577.45=1919235=671720(N)=671720(N)这个约这个约67 172kg67 172kg，接近于，接近于68t68t的温度压力，的温度压力，必须靠无缝线路自身的阻力来克服、平衡。必须靠无缝线路自身的阻力来克服、平衡。从从上上两两式式可可以以得得出出两两个个重重要要的的结结论：论：、温度力的大小和钢轨长度无关；、温度力的大小和钢轨长度无关；、温度应力与温度变化度数成直线、温度应力与温度变化度数成直线比例关系比例关系。现现在在，我我们们已已经经引引出出了了无无缝缝线线路路的的两两个个十十分分重重要要的的概概念念温温度度应应力力和和温温度度力力。无无缝缝线线路路的的钢钢轨轨，随随轨轨温温的的变变化化要要 承承受受巨巨大大的的温温度度力力，这这是是无无缝缝线线路路区区别别于于普普通通线线路路的的一一个个非非常常重重要要的的特特点点，也也是是无无缝缝线线路路维维修修养养护护工工作作中中必必须须考考虑虑的的一一个个特特殊问题。殊问题。小小 结结 当轨温发生变化时，钢轨不受任何阻当轨温发生变化时，钢轨不受任何阻碍的伸缩叫自由伸缩。钢轨未经锁定时的碍的伸缩叫自由伸缩。钢轨未经锁定时的伸缩都可看作是自由伸缩。自由伸缩量的伸缩都可看作是自由伸缩。自由伸缩量的计算公式是计算公式是=t=t。无缝线路钢轨。无缝线路钢轨在充分锁定状态下的伸缩叫限制伸缩。限在充分锁定状态下的伸缩叫限制伸缩。限制伸缩量与长轨条长度无关。无缝线路的制伸缩量与长轨条长度无关。无缝线路的钢轨被锁定，自由伸缩量不能实现的部分钢轨被锁定，自由伸缩量不能实现的部分转化为钢轨的应力。转化为钢轨的应力。小小 结结 无缝线路钢轨全断面上受到的温度应无缝线路钢轨全断面上受到的温度应力叫温度力。温度力的计算公式是力叫温度力。温度力的计算公式是Pt=247.8tFPt=247.8tF；对于；对于50kg/m50kg/m和和60kg/m60kg/m钢轨钢轨而言，则分别是而言，则分别是Pt=16 305Pt=16 305和和Pt=19 192Pt=19 192。温度力的大小和钢轨长度无关，所以从理温度力的大小和钢轨长度无关，所以从理论上讲，无缝线路可以铺得无限长。论上讲，无缝线路可以铺得无限长。思考与练习题思考与练习题 1 1 1 1熟熟熟熟知知知知如如如如下下下下定定定定义义义义：自自自自由由由由伸伸伸伸缩缩缩缩、限限限限制制制制伸伸伸伸缩缩缩缩、温温温温度度度度应应应应力、温度力。力、温度力。力、温度力。力、温度力。2 2 2 2某普通线路进行单根更换钢轨作业。早晨某普通线路进行单根更换钢轨作业。早晨某普通线路进行单根更换钢轨作业。早晨某普通线路进行单根更换钢轨作业。早晨7 7 7 7点轨点轨点轨点轨温温温温12121212时，测得旧轨的长度为时，测得旧轨的长度为时，测得旧轨的长度为时，测得旧轨的长度为25.004m25.004m25.004m25.004m，两端轨缝分，两端轨缝分，两端轨缝分，两端轨缝分别为别为别为别为4mm4mm4mm4mm和和和和8mm8mm8mm8mm，同时备下新轨的长度走，同时备下新轨的长度走，同时备下新轨的长度走，同时备下新轨的长度走25.000m25.000m25.000m25.000m。但。但。但。但到中午到中午到中午到中午12121212点换轨时，轨温已升至点换轨时，轨温已升至点换轨时，轨温已升至点换轨时，轨温已升至56565656，试经过计算判，试经过计算判，试经过计算判，试经过计算判断新轨能否换入。断新轨能否换入。断新轨能否换入。断新轨能否换入。3 3 3 3某某某某无无无无缝缝缝缝线线线线路路路路锁锁锁锁定定定定时时时时的的的的轨轨轨轨温温温温为为为为23232323。到到到到了了了了冬冬冬冬天天天天，当当当当它它它它的的的的轨轨轨轨温温温温下下下下降降降降到到到到零零零零下下下下15151515时时时时，钢钢钢钢轨轨轨轨断断断断面面面面上上上上受受受受到到到到多多多多大大大大的温度拉力的温度拉力的温度拉力的温度拉力?(50kg?(50kg?(50kg?(50kgm m m m钢轨钢轨钢轨钢轨)一、轨一、轨 温温 轨温就是钢轨温度轨温就是钢轨温度。轨轨温温是是一一个个变变量量，它它随随气气温温的的变变化化而而跟跟着着变变化化。铺铺设设无无缝缝线线路路时时，为为了了适适应应最最不不利利的的轨轨温温变变化化情情况况，以以确确定定无无缝缝线线路路可可能能承承受受的的最最大大温温度度力力，须须考考虑虑当当地地的的最最高高气气温温和和最最低低气气温温，以以求求得得最最高高轨轨温温和和最最低低轨温。轨温。第三节第三节 轨温、锁定轨温和轨温变化度数轨温、锁定轨温和轨温变化度数 一一般般认认为为：当当地地最最高高轨轨温温等等于于当当地地历历年年最最高高气气温温加加2020；当当地地最最低低轨轨温等于当地历年最低气温。温等于当地历年最低气温。而而当当地地历历年年最最高高、最最低低气气温温，则则必须根据该地近必须根据